反相乳液聚合法合成凝胶微球及其封堵性能评价

以丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料,用反相乳液聚合法合成了凝胶微球（OBMG）。并采用红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1HNMR）对其结构进行了表征。详细考察了反相乳液体系中复合乳化剂的HLB值、油水比、单体物质的量比、单体总浓度、交联剂浓度对封堵效果的影响。结果表明,合成OBMG的最佳条件为：复合乳化剂的HLB值为5.0、油水比为0.64∶1、交联剂浓度为单体总质量的0.07%,单体总浓度为30%。在此条件下产物的单位压差漏失量降低率最大为80%。同时研究了凝胶微球加量对油基钻井液封堵性、电稳定性和表观黏度的影响。实验结果表明,凝胶微球加量为2%～3%时,钻井液的封堵效果最佳,说明其有利于提高乳液的稳定性。在油基钻井液中,OBMG封堵效果优于改性沥青和树脂微球。     

一种两性离子聚合物凝胶微球的制备与封堵性能

针对油基钻井液封堵性不足的难题,以N,N-二甲基丙烯酰胺（DAM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC）为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂,采用悬浮聚合法合成了一种两性离子聚合物凝胶微球。采用核磁共振氢谱对凝胶微球进行了分子结构表征,并考察了单体投料比、交联剂加量、乳化剂加量等对凝胶微球粒径与封堵性能的影响规律,最终将单体投料比优选为DAM∶AMPS∶DMDAAC=7∶1∶2,MBA加量优选为单体总质量的0.2%,乳化剂加量优选为单体总质量的3%,得到的凝胶微球平均粒径在22 μm左右。在油基钻井液中评价了微球的封堵性能,结果表明,凝胶微球在油基钻井液中的适应性良好,能够在高温下封堵尺寸为5～150 μm范围内的漏缝,效果优于氧化沥青与细目碳酸钙,是一种高性能的微米级封堵剂,具有较好的现场应用潜力。      

交联聚合物微球的制备及岩心封堵性能研究

通过反相微乳液聚合,得到一系列交联聚合物微球,利用岩心驱替等方法对孤岛污水配制的交联聚合物微球体系的封堵能力进行了研究,考察了岩心渗透率和聚合物浓度对封堵性能的影响,并利用不同浓度聚合物进行了岩心驱油实验。实验结果表明:所合成的交联聚合物微球能够溶于油田污水,不会出现絮凝现象;该交联聚合物微球可以进入岩心内部吸附、滞留、聚集并形成封堵;岩心驱油效果显示污水配置的交联聚合物溶液能够较好地提高采收率,可将模拟油的采收率提高14%～15%,不同浓度溶液对采收率大小没有影响,但浓度大时驱油速度会提高。     

无皂乳液聚合法合成钻井液用封堵护壁剂及其性能评价

以废聚苯乙烯泡沫、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酰胺为原料,在一定反应条件下采用无皂乳液聚合法合成出钻井液用胶乳封堵剂FPS,对低聚物加量、单体配比、链转移剂和引发剂的用量、反应温度等合成条件进行了优化,并对胶乳封堵剂进行了性能评价。试验结果表明,采用无皂乳液聚合法合成的封堵材料FPS与钻井液的配伍性好,封堵能力强,能够有效提高井壁的稳定性,抗温可达200℃,并且不易起泡。在4%的淡水基浆中加入2.0%的胶乳封堵剂FPS后,钻井液泥饼的质量得到很大改善,淡水钻井液的API滤失量由40 mL降低到11.0 mL。     

丙烯酰胺反相微乳液聚合

在阐述丙烯酰胺反相微乳液聚合体系构成的基础上,对聚合动力学的研究作了详细介绍,并将反相微乳液聚合与常规乳液聚合进行了比较。     

丙烯酰胺类反相微乳液聚合研究及应用进展

分析总结了丙烯酰胺类反相微乳液聚合的基本理论和工艺方法,介绍了国内外聚丙烯酰胺类水凝胶微球在调剖堵水和驱油中的应用现状,指出了该研究领域存在的问题和当前的研究热点.     

抗高温聚合物纳米微球封堵剂的合成与性能评价

针对目前钻井用柔性封堵剂抗温性弱的问题,开展了抗高温聚合物纳米微球封堵剂的研究。以丙烯酰胺（AM）、对苯乙烯磺酸钠（SSS）、丙烯酸钠（AAS）、丙烯酸十三氟辛酯（TEAC）和1,3,5-三（甲基丙烯酰胺基甲酸酯）苯（B-TMAC）为原料,偶氮异丁氰基甲酰胺（CABN）为引发剂,十二烷基硫醇（TDDM）为分子量调节剂,通过自由基胶束聚合法合成了聚合物纳米微球OPTB。通过正交实验确定了最佳合成条件:反应温度105 ℃、反应时间20 h、反应单体浓度7.5%、CABN浓度0.4%和TDDM浓度1.5%。借助核磁共振光谱仪（1H-NMR）进行了分子结构表征。OPTB的钻井液性能测试结果显示,OPTB对钻井液的流变性能影响较小,滤失造壁性能显著。高温老化后,OPTB的粒径仍呈单分散状态。OPTB的加量达到3.0%时,对纳微米孔隙的封堵率高达90.84%,且可有效减慢井筒内液柱压力向地层传递的速度。采用扫描电镜（ESEM）观测了160 ℃老化16 h前后的OPTB的微观形貌,结果显示 OPTB颗粒呈球形,粒径较均一,高温作用仍有部分颗粒仍保持单分散状态。      

用于诱导微裂缝封堵的油基凝胶体系

四川长宁区块油基井段龙马溪组地层诱导型微裂缝发育,漏失频繁,油基堵漏手段主要为颗粒型桥堵,成功率低,耗时较长,为此研发了一套基于动植物油脂和环氧树脂的复合油基凝胶,可侵入地层微裂缝进行封堵,提高堵漏成功率。考虑到现场应用的可行性,室内对该凝胶的抗压强度、稠化时间、抗油基钻井液侵污能力进行了评价,并进行了模拟堵漏评价。结果表明,该凝胶的抗压强度可达5.1 MPa;凝胶的成胶时间可控制在3 h以上,提供了足够的安全施工时间;油基钻井液侵污对凝胶强度影响小,且不缩短稠化时间。该油基凝胶的各项性能指标表明其适用于油基段微裂缝堵漏。     

绿色环保型微球的合成及性能评价

以改性淀粉、海藻酸钠改性SiO2为单体,采用反相乳液聚合法合成了绿色环保型微球体系.改性淀粉微球目前仅用于钻井液中,易降解,不适合用于驱油.本文介绍了改性淀粉占比、交联剂、引发剂及油水配比对合成产品的影响,对微球的耐温抗盐、热稳定及封堵性能进行了评价,结果表明:在交联剂质量分数为0.3％ ～0.5％、引发剂加量为单体质量的0.5％、油水配比为1:1、改性淀粉占比为3％时,合成的微球体系为乳白色半透明均相液体,初始粒径0.3～3μm.该微球体系在温度90℃、矿化度2.0×105 mg/L条件下膨胀性能较好,膨胀倍数>4,可在渗透率小于0.5μm2的油藏中形成有效封堵.本次合成对其性能进行了提升,增强了其在地层内的稳定性.     

预交联凝胶微球堵漏剂的性能评价

为解决裂缝性地层的漏失问题, 以丙烯酰胺为单体、 过硫酸钾为引发剂、 JL-2为化学交联剂、 锂皂石为物理交联剂、 SP-80为分散剂、 航空煤油为油相, 采用反相悬浮法制备了一种耐剪切的预交联凝胶微球堵漏剂 WQ-5,利用激光粒度分析仪评价 WQ-5吸水前后的粒径分布, 并研究了堵漏剂 WQ-5的吸水膨胀性能的影响因素和耐剪切性能, 采用高温高压失水仪砂床实验评价了 WQ-5的堵漏承压性能。结果表明： 制备出的预交联凝胶微球堵漏剂 WQ-5 为球形颗粒, 初始平均粒径为 184.5 μm, 在 20℃、 1%NaCl 水溶液中膨胀 24 h 后的粒径为 450.5μm;WQ-5的膨胀倍数与温度、 矿化度和 pH值有关, 温度越高、 矿化度越小、 pH值越大, 预交联凝胶微球的膨胀倍数越高; 该堵漏剂具有良好的堵漏承压性能。图8参12     

反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺

采用反相乳液聚合方法,在氧化-还原引发体系下,制备阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂。应用均匀设计的方法研究引发剂量、乳化剂量、抗交联剂量、单体摩尔比、油水体积比以及反应温度对产物特性粘数的影响,得出了优化的工艺条件。在乳化剂0.80 g、引发剂2.50 mL、抗交联剂0.05 g、单体丙烯酸与丙烯酰胺摩尔比3.5／6.5、油水体积比2.25、反应温度45℃时,产物的特性粘数为12.07 dL／g。     

乳液型聚合凝胶调驱体系性能评价

为了提高海上油田的驱油效率、满足海上平台作业要求,通过测定乳液型聚合物溶液和凝胶体系的黏度随时间的变化,得到适合海上油田深部调驱的乳液型聚合物凝胶体系;通过长度为1 m的填砂模型封堵实验和均质岩心驱油实验,研究乳液型聚合物凝胶的封堵性和驱油效果。结果表明,乳液型聚合物的稳定性较好,溶液放置31 d后的黏度保留率为71.15%。由两种酚醛类交联剂和乳液型聚合物组成的聚合物凝胶成胶时间为8 d,成胶黏度为911 mPa·s,稳定性良好。水驱和聚合物驱注入速率为5 m/d时,填砂模型封堵效果相对较好,沿程封堵率均超过90%。岩心驱油实验中,渗透率5000×10~(-3)μm~2岩心的采出程度增幅比渗透率为1000×10~(-3)μm~2和3000×10~(-3)μm~2的岩心高12.46%和3.83%,聚合物凝胶体系可以进入油藏深部实现高渗条件下的深部调驱,改善水驱效果。图4表4参19     

反相乳液聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝性能研究

对反相乳液聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺的合成工艺进行了研究。主要考察了乳化剂和引发剂对反应的影响。研究发现,复配乳化剂的配比对单体的转化率有影响,当Span85：Span40=0．15：0．85（HLB≈6）时转化率可达到90％．引发体系采用过硫酸钾-亚硫酸氢钠氧化还原体系时,不同的配比对单体的转化率也有影响,当K2S2O8：NaHSO3（质量比）为1：1时转化率可达到90％。对反相乳液聚合法制得的阳离子聚丙烯酰胺的絮凝性能进行了研究,研究发现,当使用无机絮凝剂明矾与实验制得的阳离子聚丙烯酰胺复配时可以达到非常好的絮凝效果。     

反相乳液聚合法制备一种新型两性共聚物

合成了一种新型两性单体甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基-N-丙磺酸胺盐(DM PS),用核磁共振对DM PS进行表征,并利用反相乳液聚合法,以过硫酸钾(K2S2O8)-四甲基乙二胺(TMEDA)为氧化还原引发剂、Span80试剂为乳化剂,DM PS两性单体与丙烯酰胺(AM)共聚制得具有反聚电解质性质的两性共聚物poly(AM-co-DM PS),考察了影响反相乳液聚合的因素。获得最佳反应条件:35℃,V(环己烷)∶V(水)=2∶3,ρ(Span80)=2.0g/dL,m(DM PS)∶m(AM)=0.30,ρ(DM PS+AM)=30g/dL,c(K2S2O8)=3.2mm ol/L,c(TMEDA)=4.0mm ol/L,在此条件下,两性共聚物的特性黏数为6.5dL/g,收率91%以上。     

纳米石蜡乳液封堵材料的合成与性能评价

采用乳状液转换点法（EIP法）和乳化剂在油中法相结合,以Span80、Tween80为复合乳化剂,并加入乳化助剂疏水缔合羟乙基纤维素（HMHEC）制备出性能稳定的纳米石蜡乳液。其中,复合乳化剂的HLB值为10.5,浓度为11%,乳化助剂HMHEC浓度为0.6%,纳米乳化石蜡乳液平均粒径在65 nm。制备的纳米石蜡乳液稳定性良好,静置24 h的纳米石蜡乳液沉降稳定性良好,24 h的沉降率在5%左右。与常用钻井液处理剂的配伍性实验结果表明,抑制剂NH₄-HPAN和增黏剂XC会使纳米石蜡乳液粒径增大,超过100 nm;纳米石蜡乳液与其他钻井液处理剂的配伍性良好。封堵实验结果表明,纳米石蜡乳液对页岩级泥饼孔隙具有良好的封堵能力,封堵率可以达到92.59%,封堵效果优于无机纳米封堵材料氧化锌和碳酸钙。      

球状凝胶复合封堵剂的研制与应用

为解决涪陵地区页岩气储层层理、裂缝发育导致的油基钻井液漏失严重的问题,通过分析页岩气地质特征及油基钻井液特性,研制出纳微米级可变形球状凝胶,辅配优选出的片状、纤维状封堵材料,合成了球状凝胶复合封堵剂。室内评价表明,在油基钻井液中加入2.4%球状凝胶复合封堵剂后,高温高压滤饼厚度由4.0 mm减小至1.5 mm,高温高压滤饼渗透率降低97.66%,20/40目石英砂床封堵承压能力由2 MPa提高至17 MPa。该球状凝胶复合封堵剂在涪陵地区66口井的现场应用结果表明,其与油基钻井液的配伍性好,可随钻封堵微孔、微裂缝,防止或减少钻井液漏失,从而有效降低油基钻井液的钻进损耗。      

丙烯酰胺系反相乳液聚合研究进展

本文介绍了丙烯酰胺系反相乳液及反相微乳液聚合技术原理,对近年来在丙烯酰胺及其共聚物反相乳液及微乳液聚合方面的研究成果进行了总结,探索了其发展动态.     

反相乳液聚合制备增稠剂

通过反相乳液聚合制备了一种增稠剂，考察了交联剂、引发剂及疏水共聚单体对增稠剂性能的影响。结果表明，聚合过程中加入疏水共聚单体，可有效改善增稠剂的粘度和耐电解质性能。